2026届高考物理一轮复习讲义：牛顿运动定律

牛顿运动定律 课前必备知识 一、牛顿第一定律　惯性 1．牛顿第一定律 (1)内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。 (2)意义： ①揭示了物体的固有属性：一切物体都有惯性，因此牛顿第一定律又叫惯性定律。 ②揭示了运动与力的关系：力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因，即力是产生加速度的原因。 2．惯性 (1)定义：物体具有的保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。 (2)量度：质量是惯性大小的唯一量度，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小。 (3)普遍性：惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性，与物体的运动情况和受力情况无关。 二、牛顿第二定律　力学单位制 1．牛顿第二定律 (1)内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。 (2)表达式：F＝ma。 (3)适用范围 ①牛顿第二定律只适用于惯性参考系，即一个不受力的物体相对于地面静止或做匀速直线运动的参考系。 ②牛顿第二定律只适用于宏观物体(相对于分子、原子等)、低速运动(远小于光速)的情况。 2．力学单位制 (1)单位制：基本单位和导出单位一起就组成了单位制。 (2)基本单位：基本量的单位。国际单位制中基本量共七个，其中力学有三个，是长度、质量、时间，单位分别是米、千克、秒。 (3)导出单位：由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。 三、牛顿第三定律 1．作用力和反作用力：两个物体之间的作用总是相互的，当一个物体对另一个物体施加了力，后一个物体一定同时对前一个物体也施加了力，物体间相互作用的这一对力，通常叫作作用力与反作用力。 2．内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。 3．表达式：F＝－F′。 概念辨析 1．牛顿第一定律是实验定律。(　×　) 2．运动的物体惯性大，静止的物体惯性小。(　×　) 3．物体不受力时，将处于静止状态或匀速直线运动状态。(　√　) 4．物体加速度的方向与所受合力的方向一定相同。(　√　) 5．F＝ma是矢量式，a的方向与F的方向相同，与速度方向无关。(　√　) 6．千克、秒、米、库仑、安培均为国际单位制的基本单位。(　×　) 7．作用力与反作用力的效果可以相互抵消。(　×　) 课堂核心考点 考点一　对牛顿第一定律的理解 1．惯性的两种表现形式 (1)物体在不受外力或所受的合力为零时，惯性表现为使物体保持原来的运动状态(静止或匀速直线运动)不变。 (2)物体受到外力时，惯性表现为运动状态改变的难易程度。惯性大，物体的运动状态较难改变；惯性小，物体的运动状态容易改变。 2．对牛顿第一定律的两点说明 (1)理想化状态：牛顿第一定律描述的是物体不受外力时的状态，而物体不受外力的情形是不存在的。在实际情况中，如果物体所受的合外力等于零，与物体不受外力时的表现是相同的。 (2)与牛顿第二定律的关系：牛顿第一定律和牛顿第二定律是相互独立的。牛顿第一定律是经过科学抽象、归纳推理总结出来的，而牛顿第二定律是一条实验定律。 【典例1】　(多选)伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验，提出了惯性的概念，从而奠定了牛顿力学的基础。早期物理学家关于惯性有下列说法，其中正确的是(　AD　) A．物体抵抗运动状态变化的性质是惯性 B．没有力作用，物体只能处于静止状态 C．行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性 D．运动物体如果没有受到力的作用，将继续以同一速度沿同一直线运动 【解析】　任何物体都有保持原来运动状态的性质，这种性质叫作惯性，所以物体抵抗运动状态变化的性质是惯性，故A正确；没有力作用，物体可以做匀速直线运动，故B错误；惯性是物体保持原来运动状态的性质，圆周运动速度是改变的，故C错误；运动的物体在不受力时，将保持匀速直线运动，故D正确。 变式训练 1．(多选)大型油罐车内的油在运输过程中极易发生涌动，为了防止油涌动导致车体重心急剧变化造成危害，在油罐车内部设置了一些固定挡板如图所示。下列说法正确的是(　ACD　) A．油罐车匀速向左拐弯时，油罐内的油将涌动到油罐的右侧 B．油罐车在设置挡板后，减小了油的惯性，使油不容易发生涌动 C．油罐车在匀速前进的过程中突然刹车，挡板可以减弱油向前剧烈涌动 D．油罐车在平直道路上匀速前进时，即使没有挡板油也几乎不会涌动 解析：由于惯性，油罐车匀速向左拐弯时，油罐内的油将涌动到油罐的右侧，故A正确；惯性取决于物体的质量，故B错误；油罐车在匀速前进的过程中突然刹车，由于惯性油向前剧烈涌动，设置挡板并不能改变油的惯性，但能减弱油向前剧烈涌动，故C正确；油罐车在平直道路上匀速前进时，由牛顿第一定律可知，即使没有挡板油也几乎不会涌动，故D正确。 考点二　对牛顿第二定律的理解 1．牛顿第二定律的几个性质 (1)同体性：式中合力F、质量m、加速度a对应同一物体。 (2)独立性：作用在物体上的每一个力都可以产生一个加速度，物体的加速度是所有力产生的加速度的矢量和。 (3)瞬时性：加速度与合力F是瞬时对应关系，同时产生，同时变化，同时消失。 (4)矢量性：加速度方向与合力的方向相同，表达式是矢量式。 2．合力、加速度、速度间的决定关系 (1)物体所受合力的方向决定了其加速度的方向。只要合力不为0，不管速度多大，物体都有加速度。 (2)合力与速度同向时，物体做加速运动；合力与速度反向时，物体做减速运动；合力与速度不共线时，物体做曲线运动，但合力与速度无必然联系。 (3)a＝是加速度的定义式，a与Δv、Δt无直接关系。 (4)a＝是加速度的决定式，a∝F，a∝。 【典例2】(2024·安徽卷)如图所示，竖直平面内有两完全相同的轻质弹簧，它们的一端分别固定于水平线上的M、N两点，另一端均连接在质量为m的小球上。开始时，在竖直向上的拉力作用下，小球静止于MN连线的中点O，弹簧处于原长。后将小球竖直向上，缓慢拉至P点，并保持静止，此时拉力F大小为2mg。已知重力加速度大小为g，弹簧始终处于弹性限度内，不计空气阻力。若撤去拉力，则小球从P点运动到O点的过程中(　A　) A．速度一直增大 B．速度先增大后减小 C．加速度的最大值为3g D．加速度先增大后减小 【解析】　缓慢拉至P点，保持静止，由平衡条件可知此时拉力F与重力和两弹簧的拉力合力为零。此时两弹簧的合力大小为mg。撤去拉力，小球从P点运动到O点的过程中，两弹簧的拉力与重力的合力始终向下，小球一直做加速运动，故A正确，B错误；小球从P点运动到O点的过程中，弹簧形变量变小，弹簧在竖直方向的合力不断变小，故小球受到的合力一直变小，加速度的最大值为撤去拉力时的加速度大小，由牛顿第二定律可知2mg＝ma，加速度的最大值为2g，故C、D错误。 变式训练 2．下列说法正确的是(　A　) A．牛顿认为力不是维持物体运动的原因 B．牛顿第一定律、牛顿第二定律都可以通过实验来验证 C．国际单位制中，kg、m、N是三个基本单位 D．根据加速度定义式a＝，加速度a由速度变化量Δv和所用时间Δt共同决定 解析：牛顿认为力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因，A正确；牛顿第二定律可以通过实验来验证，牛顿第一定律不可以通过实验来验证，B错误；国际单位制中，kg、m是基本单位，N是导出单位，C错误；加速度a与Δv和Δt无关，由合力F和质量m共同决定，D错误。 3．(2022·全国乙卷)如图所示，一不可伸长轻绳两端各连接一质量为m的小球，初始时整个系统静置于光滑水平桌面上，两球间的距离等于绳长L。一大小为F的水平恒力作用在轻绳的中点，方向与两球连线垂直。当两球运动至二者相距L时，它们加速度的大小均为(　A　) A．　　 B． C．　　 D． 解析：当两球运动至二者相距L时，如图所示。由几何关系可知sin θ＝＝，设轻绳拉力为FT，对轻绳的中点，水平方向有2FTcos θ＝F，解得FT＝F，对任一小球，由牛顿第二定律有FT＝ma，解得a＝，故A正确，B、C、D错误。 考点三　牛顿第三定律的理解与应用 1．作用力与反作用力的“三同、三异、三无关” 2．一对平衡力与一对作用力和反作用力的对比分析 项目 一对平衡力 一对作用力和反作用力 作用对象 同一个物体 两个相互作用的不同物体 作用时间 不一定同时产生、同时消失 一定同时产生、同时消失 力的性质 不一定相同 一定相同 作用效果 可相互抵消 不可抵消 考向1作用力与反作用力的关系 【典例3】　2024年9月27日18时30分，我国在酒泉卫星发射中心采用长征二号丁运载火箭，成功发射首颗可重复使用返回式技术试验卫星——实践十九号卫星，卫星顺利进入预定轨道。关于这次卫星与火箭上天的情形，下列叙述正确的是(　A　) A．火箭尾部向外喷气，喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力，从而让火箭获得了向前的推力 B．火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力，空气的反作用力使火箭获得飞行的动力 C．火箭飞出大气层后，由于没有了空气，火箭虽然向后喷气，但也无法获得前进的动力 D．卫星进入预定轨道之后，与地球之间不存在相互作用 【解析】　火箭升空时，其尾部向下喷气，火箭箭体与被喷出的气体是一对相互作用的物体，喷出的气体同时对火箭产生向上的反作用力，即为火箭上升的推动力，此推动力并不是由周围的空气提供的，因而与是否飞出大气层、是否存在空气无关，B、C错误，A正确；卫星进入轨道之后，卫星与地球之间依然存在相互吸引力，这是一对作用力与反作用力，D错误。 考向2相互作用力与平衡力的区别 【典例4】　(多选)如图所示，用水平力F把一个物体紧压在竖直墙壁上，物体保持静止，下列说法中正确的是(　BD　) A．水平力F与墙壁对物体的弹力是一对作用力与反作用力 B．物体的重力与墙壁对物体的静摩擦力是一对平衡力 C．水平力F与物体对墙壁的压力是一对作用力与反作用力 D．物体对墙壁的压力与墙壁对物体的弹力是一对作用力与反作用力 【解析】　水平力F与墙壁对物体的弹力作用在同一物体上，大小相等，方向相反，且作用在同一条直线上，是一对平衡力，A错误；物体在竖直方向上受竖直向下的重力以及墙壁对物体竖直向上的静摩擦力的作用，因物体处于静止状态，这两个力是一对平衡力，B正确；水平力F作用在物体上，而物体对墙壁的压力作用在墙壁上，这两个力不是平衡力，也不是相互作用力，C错误；物体对墙壁的压力与墙壁对物体的弹力是两个物体间的相互作用力，是一对作用力与反作用力，D正确。 考向3转换研究对象法的应用 【典例5】　一个箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，在杆上套着一个环，箱与杆的质量为M，环的质量为m，如图所示。已知重力加速度为g，环沿杆以加速度a匀加速下滑，则此时箱子对地面的压力大小为(　A　) A．Mg＋mg－ma B．Mg－mg＋ma C．Mg＋mg D．Mg－mg 【解析】　环在竖直方向上受重力及箱子内的杆对它的竖直向上的摩擦力Ff，受力情况如图甲所示，根据牛顿第三定律，环应给杆一个竖直向下的摩擦力F′f，故箱子竖直方向上受重力Mg、地面对它的支持力FN及环给它的摩擦力F′f，受力情况如图乙所示。以环为研究对象，有mg－Ff＝ma，以箱子和杆整体为研究对象，有FN＝F′f＋Mg＝Ff＋Mg＝Mg＋mg－ma。根据牛顿第三定律，箱子对地面的压力大小等于地面对箱子的支持力大小，即F′N＝Mg＋mg－ma，A正确。 学科网（北京）股份有限公司 $ 牛顿运动定律 课前必备知识 一、牛顿第一定律　惯性 1．牛顿第一定律 (1)内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。 (2)意义： ①揭示了物体的固有属性：一切物体都有惯性，因此牛顿第一定律又叫惯性定律。 ②揭示了运动与力的关系：力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因，即力是产生加速度的原因。 2．惯性 (1)定义：物体具有的保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。 (2)量度：质量是惯性大小的唯一量度，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小。 (3)普遍性：惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性，与物体的运动情况和受力情况无关。 二、牛顿第二定律　力学单位制 1．牛顿第二定律 (1)内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。 (2)表达式：F＝ma。 (3)适用范围 ①牛顿第二定律只适用于惯性参考系，即一个不受力的物体相对于地面静止或做匀速直线运动的参考系。 ②牛顿第二定律只适用于宏观物体(相对于分子、原子等)、低速运动(远小于光速)的情况。 2．力学单位制 (1)单位制：基本单位和导出单位一起就组成了单位制。 (2)基本单位：基本量的单位。国际单位制中基本量共七个，其中力学有三个，是长度、质量、时间，单位分别是米、千克、秒。 (3)导出单位：由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。 三、牛顿第三定律 1．作用力和反作用力：两个物体之间的作用总是相互的，当一个物体对另一个物体施加了力，后一个物体一定同时对前一个物体也施加了力，物体间相互作用的这一对力，通常叫作作用力与反作用力。 2．内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。 3．表达式：F＝－F′。 概念辨析 1．牛顿第一定律是实验定律。( 　) 2．运动的物体惯性大，静止的物体惯性小。(　　) 3．物体不受力时，将处于静止状态或匀速直线运动状态。(　　) 4．物体加速度的方向与所受合力的方向一定相同。(　　) 5．F＝ma是矢量式，a的方向与F的方向相同，与速度方向无关。(　　) 6．千克、秒、米、库仑、安培均为国际单位制的基本单位。(　　) 7．作用力与反作用力的效果可以相互抵消。(　　) 课堂核心考点 考点一　对牛顿第一定律的理解 1．惯性的两种表现形式 (1)物体在不受外力或所受的合力为零时，惯性表现为使物体保持原来的运动状态(静止或匀速直线运动)不变。 (2)物体受到外力时，惯性表现为运动状态改变的难易程度。惯性大，物体的运动状态较难改变；惯性小，物体的运动状态容易改变。 2．对牛顿第一定律的两点说明 (1)理想化状态：牛顿第一定律描述的是物体不受外力时的状态，而物体不受外力的情形是不存在的。在实际情况中，如果物体所受的合外力等于零，与物体不受外力时的表现是相同的。 (2)与牛顿第二定律的关系：牛顿第一定律和牛顿第二定律是相互独立的。牛顿第一定律是经过科学抽象、归纳推理总结出来的，而牛顿第二定律是一条实验定律。 【典例1】　(多选)伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验，提出了惯性的概念，从而奠定了牛顿力学的基础。早期物理学家关于惯性有下列说法，其中正确的是(　　) A．物体抵抗运动状态变化的性质是惯性 B．没有力作用，物体只能处于静止状态 C．行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性 D．运动物体如果没有受到力的作用，将继续以同一速度沿同一直线运动 变式训练 1．(多选)大型油罐车内的油在运输过程中极易发生涌动，为了防止油涌动导致车体重心急剧变化造成危害，在油罐车内部设置了一些固定挡板如图所示。下列说法正确的是(　　) A．油罐车匀速向左拐弯时，油罐内的油将涌动到油罐的右侧 B．油罐车在设置挡板后，减小了油的惯性，使油不容易发生涌动 C．油罐车在匀速前进的过程中突然刹车，挡板可以减弱油向前剧烈涌动 D．油罐车在平直道路上匀速前进时，即使没有挡板油也几乎不会涌动 考点二　对牛顿第二定律的理解 1．牛顿第二定律的几个性质 (1)同体性：式中合力F、质量m、加速度a对应同一物体。 (2)独立性：作用在物体上的每一个力都可以产生一个加速度，物体的加速度是所有力产生的加速度的矢量和。 (3)瞬时性：加速度与合力F是瞬时对应关系，同时产生，同时变化，同时消失。 (4)矢量性：加速度方向与合力的方向相同，表达式是矢量式。 2．合力、加速度、速度间的决定关系 (1)物体所受合力的方向决定了其加速度的方向。只要合力不为0，不管速度多大，物体都有加速度。 (2)合力与速度同向时，物体做加速运动；合力与速度反向时，物体做减速运动；合力与速度不共线时，物体做曲线运动，但合力与速度无必然联系。 (3)a＝是加速度的定义式，a与Δv、Δt无直接关系。 (4)a＝是加速度的决定式，a∝F，a∝。 【典例2】(2024·安徽卷)如图所示，竖直平面内有两完全相同的轻质弹簧，它们的一端分别固定于水平线上的M、N两点，另一端均连接在质量为m的小球上。开始时，在竖直向上的拉力作用下，小球静止于MN连线的中点O，弹簧处于原长。后将小球竖直向上，缓慢拉至P点，并保持静止，此时拉力F大小为2mg。已知重力加速度大小为g，弹簧始终处于弹性限度内，不计空气阻力。若撤去拉力，则小球从P点运动到O点的过程中(　　) A．速度一直增大 B．速度先增大后减小 C．加速度的最大值为3g D．加速度先增大后减小 变式训练 2．下列说法正确的是(　　) A．牛顿认为力不是维持物体运动的原因 B．牛顿第一定律、牛顿第二定律都可以通过实验来验证 C．国际单位制中，kg、m、N是三个基本单位 D．根据加速度定义式a＝，加速度a由速度变化量Δv和所用时间Δt共同决定 3．(2022·全国乙卷)如图所示，一不可伸长轻绳两端各连接一质量为m的小球，初始时整个系统静置于光滑水平桌面上，两球间的距离等于绳长L。一大小为F的水平恒力作用在轻绳的中点，方向与两球连线垂直。当两球运动至二者相距L时，它们加速度的大小均为(　　) A．　　 B． C．　　 D． 考点三　牛顿第三定律的理解与应用 1．作用力与反作用力的“三同、三异、三无关” 2．一对平衡力与一对作用力和反作用力的对比分析 项目 一对平衡力 一对作用力和反作用力 作用对象 同一个物体 两个相互作用的不同物体 作用时间 不一定同时产生、同时消失 一定同时产生、同时消失 力的性质 不一定相同 一定相同 作用效果 可相互抵消 不可抵消 考向1作用力与反作用力的关系 【典例3】　2024年9月27日18时30分，我国在酒泉卫星发射中心采用长征二号丁运载火箭，成功发射首颗可重复使用返回式技术试验卫星——实践十九号卫星，卫星顺利进入预定轨道。关于这次卫星与火箭上天的情形，下列叙述正确的是(　　) A．火箭尾部向外喷气，喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力，从而让火箭获得了向前的推力 B．火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力，空气的反作用力使火箭获得飞行的动力 C．火箭飞出大气层后，由于没有了空气，火箭虽然向后喷气，但也无法获得前进的动力 D．卫星进入预定轨道之后，与地球之间不存在相互作用 考向2相互作用力与平衡力的区别 【典例4】　(多选)如图所示，用水平力F把一个物体紧压在竖直墙壁上，物体保持静止，下列说法中正确的是(　　) A．水平力F与墙壁对物体的弹力是一对作用力与反作用力 B．物体的重力与墙壁对物体的静摩擦力是一对平衡力 C．水平力F与物体对墙壁的压力是一对作用力与反作用力 D．物体对墙壁的压力与墙壁对物体的弹力是一对作用力与反作用力 考向3转换研究对象法的应用 【典例5】　一个箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，在杆上套着一个环，箱与杆的质量为M，环的质量为m，如图所示。已知重力加速度为g，环沿杆以加速度a匀加速下滑，则此时箱子对地面的压力大小为(　　) A．Mg＋mg－ma B．Mg－mg＋ma C．Mg＋mg D．Mg－mg 学科网（北京）股份有限公司 $